1、五邑大学本科毕业论文I电镀生产线控制系统设计摘要工业生产的自动化是未来工业的重要方向。在我国电镀生产是一项较为传统的工业产业，为了更加适应现代化的生产进度，改变其生产效率低下的状况，因此需要对其进行改造。本设计主要目的是应用型号为三菱 FX-1N-40MR 的 PLC 结合组态王对自动化电镀生产线进行实时的监视和控制。整条生产线采用自动和手动两种运行方式，并提供相关的指示报警功能。论文中介绍了课题设计的背景，接着对设计中所需要的硬件和软件进行了简单的描述。在对硬件部分进行选型后，根据生产要求给出了系统软硬件设计和 PLC 的硬件接线。为了更加适应工业现场的应用，采用两台行车进行协调配合工作并用
2、组态王对现场进行模拟运行演示。用组态王作为系统上位机，配合下位机完成对工业现场的的实时监控。同时组态王可以提供实际应用中的参考数据，对设备的维护与保养提供帮助。关键词：PLC；电镀；组态王五邑大学本科毕业论文IIAbstractAutomation of industrial production is an important direction of the industry of the future. In China, electroplating production is a traditional industry.In order to more adapt to the m
3、odernization of production progress, Improve the production efficiency, so need to modify it. Purpose of this design is the application model of mitsubishi FX-1N-40MR PLC combination of kingview for real-time monitoring and control of automatic electroplating production line. The whole production li
4、ne adopts automatic and manual two kinds of operation mode, and provide the related instructions alarm function. The thesis introduces the background of the project design, and then to design the hardware and software needed to carry on the simple description. In part of hardware type selection, sys
5、tem hardware and software design are given on the production requirement and PLC hardware connection. In order to more adapt to the industrial field of application, two driving is adopted to improve the coordination work with kingview to site to run the simulation demo. Use kingview as the upper mac
6、hine system, with a complete real-time monitoring of the scene of the industrial machine. And kingview can provide reference data in the actual application, for equipment maintenance and maintenance to provide help.Keywords PLC electroplating KingView五邑大学本科毕业论文I目录摘要 .IAbstract.II第 1章 绪论 .11.1 课题背景介绍
7、 .11.1.1PLC 与在工业自动化生产中的应用 .11.1.2 组态王监控软件在工业中的应用 .11.1.3 课题的选题背景及意义 .11.2 系统的设计要求 .21.3 本章小结 .2第 2章 硬件与软件的简介 .32.1 PLC 系统组成 .32.1.1 中央控制处理单元（CPU） .32.1.2 存储器 .42.1.3 输入/输出接口电路 .42.1.4 电源 .42.1.5 PLC 的基本工作原理 .42.2 组态王软件简述 .52.2.1 工程浏览器 .52.2.2 工程管理器 .62.2.3 画面运行系统 .62.3 GXdeveloper 与 GXSimulator 简述 .
8、72.4 本章小结 .7第 3章 系统的硬件设计 .83.1 主电路设计 .83.1.1 吊钩与吊篮的运动关系设计 .93.2 控制电路设计 .103.2.1PLC 机型选择 .103.2.2 I/O 分配表 .113.2.3 PLC 外围接线图 .123.3 生产线工作流程及功能设计 .133.4 小结 .14第 4章 系统的程序设计 .154.1 PLC 编程语言 .154.2 程序流程图设计 .164.3 PLC 程序梯形图设计 .174.3.1 自动手动功能的切换 .174.3.2 手动功能程序的编写 .174.3.3 自动功能程序的编写 .184.4 小结 .19第 5章 系统组态设
9、计 .205.1 建立新工程 .205.2 创建组态画面 .21五邑大学本科毕业论文II5.3 定义 I/O 设备 .235.4 构造数据库 .255.5 动画连接 .265.6 编写语言命令 .275.7 小结 .29第 6章 系统软硬件调试 .30结论 .31参考文献 .32致谢 .33附录 1 梯形图 .34附录 2 指令表 .42五邑大学本科毕业论文1第 1 章 绪论1.1 课题背景介绍1.1.1PLC 与在工业自动化生产中的应用可编程控制器具有的编程简单、维护方便、体积小、成本低、可靠性高等优点，具有抗干扰能力强模块化组合，灵活方便维修便利，施工周期缩短通信功能强，高度网络化等等的特
10、点使其在工业自动化生产中得到了广泛的应用，如自动化生产线、工艺流程控制等。在工业自动化生产过程中，一般需要采集大量的离散或者模拟量来进行分析汇总，并且根据逻辑顺序或者设定条件条件来判断下一个动作流程。PLC 还有个重要的功能就是按照程序所设定的逻辑关系进行连锁保护动作的控制，降低器件的损坏率。对于传统工艺流程控制来说，这些工作是依靠复杂的气动或者继电器控制系统来实现的，而且这些电路难以更改，造成生产线功能难以增加或修改，这是由于传统工业控制所带来的诸多不便，PLC 的发明便是顺应时代的产物，PLC 技术的出现使其变得异常方便快捷。1.1.2 组态王监控软件在工业中的应用伴随着我国工业化道路逐步
11、开展，企业对检测的自动化、系统的监控能力要求日趋严格。不但要求要有更高的可靠性、更准确的实时性、界面的友好、操作的简单。而且要求系统的开发周期短、系统升级简便等。组态王软件其实就是一个顺应时代发展的产物，它专门面向工业控制技术。它能为用户提供大量的工具模块，为适应各种工业现场，这些工具模块可以自由组合成所需要的功能模块。同时组态王对编程语言技术要求低，一般人都能很好地完成一个复杂的项目工程。此外，组态王的友好的图形化操作界面保持了跟 windows 一致，这点是非常便于开发人员和用户的组织和管理的。1.1.3 课题的选题背景及意义随着我国工业化进程的日新月异，人们对工业控制自动化程度的要求越来
12、越高。电镀是我国历史较为悠久的一个加工行业，如今在传统的电镀生产线上依然存在大量过时的设备和相关技术，这些生产线多为依靠气传统的控制技术，更有甚者完全人工操作。一件合格的电镀产品需要经过多个电镀工位与严格电镀时间。在电镀之前一般要经过除油、除锈、弱酸浸蚀等具有化学污染和腐蚀的处理，严重危害人的身体健康。在电镀过程中采用人工操作会造成诸多不利的随机事件发生，将会降低产品质量。因此我国电镀生产行业中的自动化改造是势在必行的，而且传统的电镀工艺也不能五邑大学本科毕业论文2够满足现代化的需要，电镀产品的质量的提升不但要有成熟的电镀工艺设备和品质过硬的电镀液，还与电镀产品在电镀过程中是否严格按照正确的工
13、艺顺序操作、每一道工序所需的电镀时间是否控制在要求之内等等因素有关。利用 PLC 对电镀生产线改造，可以简化生产线结构。借助 PLC 编程简单、反应灵敏、受环境影响小的特点，是符合现代工业自动化趋势的控制方式。总的来说电镀生产线的自动化不但能大幅度提高产品的质量，而且能提高生产效率降低人工成本，为社会和企业带来良好的经济效益。1.2 系统的设计要求1、本设计包含有启动、暂停、自动和手动档位的切换，PLC 开始运作时默认为自动待命状态。2、在手动状态时，可以随时改变行车与吊钩的运动状态，便于生产线的维修与保护。3、要求有行车和吊钩实时状态指示。例如当吊钩上升时必须有状态指示灯进行指示，这样有利于
14、远距离实时了解电镀生产线的运行状况。4、为防止行车的撞车和吊钩的越限，系统必须提供对应的实时报警功能，并生成报警事件记录文档。5、提供行车与吊钩位置的实时和历史曲线图，方便调查生产线的故障原因。1.3 本章小结本章主要介绍了了本次毕业设计的设计背景，同时介绍了可编程控制器 PLC 与组态王在工业生产中应用和这次毕业设计的大体要求。由于可编程控制器在工业中大范围的应用，所以选用基于 PLC 的电镀生产线自动控制设计作为课题既能够跟我国当前实际相结合，能让学生更加深入地了解 PLC。而且在毕业设计中能将大学所学知识应用在实际中也符合大学本科教育的具体要求。五邑大学本科毕业论文3第 2 章 硬件与软
15、件的简介2.1 PLC 系统组成图 2-1 PLC 硬件框图2.1.1 中央控制处理单元（CPU）中央控制处理单元 PLC 的控制核心所在。它主要用来接收和存储使用者通过编程器输入其中的用户程序和相关数据；检查 PLC 电源和电路的工作状态、存储单元（RAM 和ROM） 、I/O 口以及定时器的状态。同时它也能诊断用户所输入程序中的语法错误。在通电并开始运行时，PLC 首先以扫描的方式把接收到数据分别放到输入输出口的锁存区，这些数据主要包括现场的各种装置的输入状态和设定的数据。然后对编程者所编写好程序按顺序进行读取，在经过对程序的命令解释后，按照用户程序指令的逻辑和运算后产生相应的控制驱动指令
16、，并把这些指令信号先送至寄存器刷新原来的控制信号，待程序处理完后输出至相应的现场设备，完成对工业设备运行状态更新。 五邑大学本科毕业论文42.1.2 存储器存储器为半导体电路具有记忆功能。在 PLC 中存储器是由系统存储区、用户存储区组成。系统程序存储区：系统程序存储器是不可以被用户直接读取的，断电不会消失。用以存放系统程序、厂家的模块化子程序以及系统参数。用户存储区：用户存储区主要是用来存放用户按要求所编制的程序。用户可对其擦写，是由随机存储器组成的。2.1.3 输入/输出接口电路输入/输出接口电路也称为 I/O 模块，PLC 通过输入口获取工业现场的状态数据，再通过处理后生成相应的逻辑指令
17、信号并通过 I/0 口对现场设备状态的更新。由于外部设备所输入的信号和输出设备所需要的驱动信号的多样性。而且 PLC 所能处理的只是其规定的标准电平信号。所以新输入电平信号在输入模块处转换成标准的电平信号才能进行指令解释。当要驱动外部设备时，由于外设的驱动电平各有不同，所以在控制信号输出前还要转换成外设所能识别的驱动信号。为了降低外界的环境的影响，输入/输出模块一般具有光电转换和滤波功能。同时在输入输出的接口上一般有状态指示灯，这样可以使用户更直观地了解 PLC 的实时状态和便于维护。2.1.4 电源为满足自身电路的正常运行同时摆脱对电网的依赖，厂家在设计时会加入开关电源模块。PLC 对外部供
18、电的稳定性要求不高，可以在额定值的百分之十二左右波动。2.1.5 PLC 的基本工作原理PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的方式工作。PLC 通电开始运行时，CPU 根据编程者事先编写好并烧写入 PLC 用户存储器的程序按指令步序号作周期性循环扫描。当没有遇到跳转指令时，就从首条指令开始逐条扫描执行至遇到 END 指令为止。在结束完一轮指令扫描执行工作后，CPU 再次从首条程序开始重复上一轮的工作。同时在程序扫描过程中也对输入输出进行刷新，为下一轮控制做准备。PLC 的单个扫描周期包含三个步骤：1、对外部信号输入的采样；2、根据用户程序进行逻辑判断和处理执行；3、执行完后对外设状态的刷新。1、
19、输入采样阶段：首先 PLC 将存储在输入锁存器中外部设备所输入的信号写入指定的寄存区。关闭输入端口，开始准备新一轮的程序执行。五邑大学本科毕业论文52、程序执行阶段： 在输入扫描完毕后根据输入信号根据用户程序进行逻辑、运算处理，并将生成的控制信号存入输出状态寄存器中。3、输出刷新阶段：所有用户程序经过指令解释并且执行后，PLC 将在上一阶段所更新的状态寄存器的电平信号送至输出锁存器中，最后用继电器或、晶体管或着晶闸管驱动相应输出设备工作。2.2 组态王软件简述亚控组态王由工程浏览器、工程管理器、画面运行系统组成。由于组态王具有友好的人机界面、对各种现场情况有很强适应性、系统的开放性和丰富的拓展
20、模等特点，为传统工业控制软件所存在的种种限制提供出了良好的解决方案，大大缩短了工程的开发周期。组态王在构建现场的监控画面上的自由度非常的高，用户完全可以根据自己的理解去构建一个现场，同时可以对画面中的各种需要监控到的元素通过动画、报警窗口等简洁直观地表达出来，实现远程监控。为了便于组态王软件与外部设备之间的通信或数据交换，包含了种类齐全的设备驱动和外部设备的通信接口。图 2-1 组态王与外设的通讯2.2.1 工程浏览器工程浏览器是组态王的一个重要的组成部分，其可以显示当前所有工程，并可以对单个工程进行快捷管理，内嵌组态王开发系统。主要用于工程的新建、监控画面的创建、设备运行状态的模拟、系统中各
21、种变量的建立等等。在工程浏览器的左侧边栏可以看到，工程浏览器有三个可选目录，他们分别是“系统” 、 “变量” 、 “站点”以及“画面”如图 2-2。通过这些项目下面的子目录可以让工程人员建立、查看、修改工程的各个部分。五邑大学本科毕业论文6图 2-2 工程浏览器2.2.2 工程管理器点击进入组态王后，工程管理器是的软件首个界面。用于组态工程的创建和集中管理本机上的已有组态王工程，可对现有的组态工程进行操作，如添加、备份、删除、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。如图 2-3 所示：图 2-3 工程管理器如图 2-3 中，左侧的小红旗表示默认的当前工程，也就是此次毕业设计所用到的工程。2.2.3 画面运行系统由于组态王的画面制作开发系统是内嵌于工程浏览器的，为工程人员模拟工业现场生
